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      低溫固化環氧粉末涂料的研制

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      低溫固化環氧粉末涂料的研制
      □ 劉翰鋒,張延奎,蘇松峰,董翔
      (洛陽七維防腐工程材料有限公司,河南洛陽 471039)

      0 前言
      近年來隨著石油、天然氣用量的增加,輸油、氣管線的建設需求不斷增大,由于天然氣、石油大多集中在荒漠、極地凍土帶以及海洋等邊遠地區,對管線鋼的可靠性和經濟性提出了更高的要求。為了保證管道的結構穩定性、安全性和經濟性,采用高鋼級管線鋼(X80、X100、X120)將成為未來管線建設的一個趨勢。然而,采用現有管道防腐技術對高鋼級鋼管進行涂覆處理,由于較高的涂覆溫度會使鋼管出現明顯的應變時效硬化,使得鋼管屈服強度和屈強比升高,而屈強比升高會進一步降低鋼管抗變形能力。為了保證鋼管的力學性能,必須降低涂料的涂覆溫度,因此,迫切需要對環氧粉末涂料進行低溫固化研究,以適應管道建設的需要,同時還能夠實現節能降耗,具有十分重要的意義。
      本文對低溫粉末涂料的配方設計進行了討論,并通過對低溫固化劑及固化促進劑的篩選研究,研制了一種高性能低溫固化環氧粉末涂料,實現了環氧粉末涂料在低溫下的快速固化。經測試,該涂料產品理化性能優異、防腐性佳,可用于高鋼級管線的防腐應用,市場前景十分廣闊。

      1 試驗部分
      1.1 原料
      環氧樹脂、固化劑、固化促進劑、鈦白粉、云母粉、沉淀硫酸鋇、硅灰石粉、流平劑、消泡劑、光亮劑,詳細信息見表1。
      試驗主要原材料
      1.2 試驗設備
      MIX-5混煉機、EX 30雙螺桿擠出機,煙臺超遠粉末機械;ACM-02/02D微磨粉機,煙臺東輝粉末設備;SJ-5靜電涂裝設備,煙臺市萬宇靜電噴涂設備廠;DSC1熱分析儀,瑞士METTLER公司;QCJ-120B漆膜沖擊試驗機,天津市中亞材料試驗機廠;GG-3彎曲試驗機,天津市林勇科技;LRHS-225B-LJS高低溫濕熱交變試驗箱,上海林頻儀器。
      1.3 粉末涂料的制備
      低溫固化環氧粉末涂料配方見表2。
      低溫固化環氧粉末涂料配方
      按配方用量稱取環氧樹脂、固化劑、顏填料及助劑,使用混煉機進行預粉后,經雙螺桿擠出機熔融擠出,冷卻壓片后用ACM微磨粉機粉碎至要求粒度,即得涂料粉體。
      (1)上述各組分按配方比例混合,在高速混煉機上預混3~5 min。
      (2)熔融擠出條件為:螺桿長徑比16∶1,轉速500r/min,熔融擠出溫度為95~110 ℃。
      (3)將壓片破碎后的料片加入ACM微磨粉機磨細,經粒度檢測符合指標要求,即得目標粉體。

      1.4 涂層的制備與性能檢測
      選用符合標準的低碳鋼樣板,采用噴射處理,使之除銹質量達到GB/T 8923要求的Sa2.5級,樣板在設定固化溫度下預烘烤1 h,采用靜電噴涂,在設定固化條件下固化成膜,涂層厚度為300~400 μm。本文涂層各項性能的檢測方法主要依據SY/T0315-2005《鋼質管道單層熔結環氧粉末外涂層技術規范》進行,部分性能包括附著力(拉脫法)、體積電阻率、耐高低溫的測試均參考相關國標進行。
       
      2 結果與討論
      2.1 固化劑的選擇
      環氧粉末涂料固化體系中,固化劑活性官能團的多少、種類決定了涂料的反應活性劑對溫度的敏感性。固化劑與樹脂反應活性越高,則體系發生反應的活化能壘越低,實現涂層固化的溫度越低,因此為了實現低溫固化,重點在于低溫固化劑的選擇。經過調研,選取市場上5種低溫固化劑產品,按環氧樹脂+固化劑+促進劑+流平劑+消泡劑+白炭黑的簡易配方進行制粉(見表3),然后對其在150 ℃、20m in條件下進行固化成膜,對粉體及涂層性能進行測試,測試結果見表4。
      固化劑篩選配方
      各配方測試結果
      (責任編輯:admin)